Clean Energy Engineering

Energiertechnologie – innovativ und nachhaltig

Mit unsere Entwicklungen von innovativen und nachhaltigen Energietechnologielösungen und effizienten Energiesystemen mit dem Schwerpunkt auf Thermo-Fluiddynamik möchten wir einen Beitrag zur Energiewende und Dekarbonisierung leisten.

Wir begeleiten den gesamten Entwicklungsprozess:

  • Analyse von Anforderungen und Machbarkeit
  • Ideenentwicklung und Produktkonzeption
  • Modellbasierte Entwicklung und numerische Simulation
  • Konstruktion und Optimierung
  • Prototypenbau sowie experimentelle Validierung
  • Unterstützung bis zur Serienreife

Dabei kommen moderne Methoden wie Computational Fluid Dynamics (CFD), Finite-Elemente-Analysen (FEM), CAD-Konstruktion sowie datenbasierte Entwicklungsansätze zum Einsatz. Zu den wichtigsten Anwendungsfeldern zählen Brennstoffzellen, Elektrolyseure, Wärmepumpen, Wärmeübertrager, Heiz- und Kühlsysteme sowie Strömungs- und Energiesysteme.

Konzepte

  • Konzeptionelle Berechnungen

  • Konzeptionelle Entwürfe

  • Konzeptionelle Modellierung

  • Kreativitätstechniken

  • Machbarkeitsstudien

  • Interaktive Workshops

  • Marktanalysen

  • Produktkonzepte

 

Leistungen

  • Komponentenentwicklung
  • Komponentenoptimierung
  • Integration von Komponenten in Systeme
  • End-to-End-Prototypenentwicklung
  • Hardware-Inbetriebnahme
  • Messkampagnen
  • Aufbau von Mess- und Regelungssystemen
  • Produktverbesserungen durch den Einsatz neuartiger Technologien
  • Prototypenbau
  • Charakterisierung der Systemleistung

 

Methoden

  • Physikalische Modellierung
  • 1D-Transientenanalyse (MATLAB/Simulink/Simscape)
  • Computational Fluid Dynamics (CFD)
  • Computer Aided Design (CAD)
  • Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • Lineare/nichtlineare Analyse dynamischer Systeme
  • Systemidentifikation/Lösung inverser Probleme
  • Numerische und datengestützte Optimierung
  • Herkömmliche Messverfahren
  • Laserbasierte experimentelle Messungen
  • Optische experimentelle Diagnostik

 

Produkt- und Technologieschwerpunkte von TAHERO

 

Brennstoffzellensysteme

TAHERO entwickelt und optimiert Brennstoffzellensysteme für die emissionsfreie Energieversorgung. Im Fokus stehen die Auslegung von Komponenten, thermisches Management, Strömungsoptimierung sowie die Steigerung von Effizienz und Lebensdauer.

 

Elektrolyseursysteme

Für die Wasserstofferzeugung unterstützt TAHERO die Entwicklung von Elektrolyseuren durch Modellierung, Simulation und Systemoptimierung. Ziel ist eine wirtschaftliche und skalierbare Produktion von grünem Wasserstoff.

 

Strömungssysteme

Entwicklung und Optimierung von Systemen zur Führung von Gasen und Flüssigkeiten. Mithilfe numerischer Strömungssimulationen (CFD) werden Druckverluste reduziert, Wirkungsgrade verbessert und Strömungsverhalten analysiert.

 

Flüssigkeitskühl- und Heizsysteme

Für industrielle Anwendungen, Maschinen und Energietechnik entwickelt TAHERO thermische Managementsysteme . Ziel ist eine effiziente Temperaturregelung sowie eine zuverlässige Wärmeabfuhr bzw. -zufuhr.

 

Wärmeübertrager

Das Unternehmen unterstützt die Auslegung und Optimierung von Wärmeübertragern, um einen möglichst effizienten Wärmeaustausch bei minimalen Energieverlusten zu erreichen.

 

Wärmepumpen und Kältesysteme

TAHERO entwickelt Komponenten und Systeme für energieeffiziente Wärmepumpen und Kälteanlagen. Dabei stehen hohe Wirkungsgrade, Nachhaltigkeit und die Optimierung des Gesamtsystems im Vordergrund.

 

Turbomaschinen, Gasturbinen, Flugtriebwerke

Im Bereich rotierender Strömungsmaschinen bietet TAHERO Simulations- und Entwicklungsleistungen für Turbinen, Verdichter und verwandte Systeme an. Ziel ist die Verbesserung von Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit.

 

Kontinuierliche Verbrennungssysteme

Das Unternehmen analysiert und optimiert industrielle Verbrennungsprozesse hinsichtlich Stabilität, Emissionsverhalten und Energieeffizienz.

 

Thermoakustische Systeme und Phänomene

Modellierung und Analyse thermoakustischer Effekte spielt u. a. bei Verbrennungsanlagen, Gasturbinen und innovativen Energietechnologien eine wichtige Rolle und hilft, Schwingungen zu vermeiden sowie die Betriebssicherheit zu erhöhen.

 

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stack

TAHERO entwickelt und baut einen Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) Stack für Forschungs- und Entwicklungszwecke. Ziel des PEMFC  ist es, Forschung und Entwicklung für Brennstoffzellentechnologien der nächsten Generation durchzuführen.

Um eine schnelle Entwicklung ohne teure und umständliche Hardware-Testdesign-Iterationen zu ermöglichen, wird unser modellbasierte Design-Framework eingesetzt. Dabei wird das physikalische Verhalten des Stapels und seiner zugrundeliegenden Komponenten mittels numerischer Simulationen modelliert und aufgelöst. Die thermodynamische Dimensionierung, das integrierte Systemdesign und die detaillierte Bauteilkonstruktion werden iterativ durchgeführt, bis Benchmark-Analysen erzielt werden.

Die spezifischen Nutzungsbereiche sind vielfältig. Beispielsweise ermöglicht die einfache Ent- und Wiedermontagefunktion, verschiedene bipolare Plattenströmungsfelddesigns oder neuartige Materialien zu testen, die der Membranelektrodenanordnung zugeordnet sind. Auch kann der Stapel als Referenzprodukt für die Entwicklung automatisierter Fertigungslösungen dienen. Die Generierung von realen Leistungsdaten für die Entwicklung von Systemidentifikationsansätzen zur Extraktion wichtiger physikalischer Größen oder für die Entwicklung von selbstlernenden Controllern sind weitere Forschungsanwendungen möglich.

Framework für thermoakustische Phänomene

Dieses Modellierungs- und Analyse-Framework bietet alle Funktionen für eine modellbasierte Unterstützung von Engineering-Design-Aufgaben im Zusammenhang mit thermoakustischen Systemen. Das Framework kann auf alle Arten von Systemen angewendet werden, bei denen thermoakustische Phänomene von Bedeutung sind. Prominente Beispiele für solche Systeme sind Gasturbinenbrennkammern, Raketentriebwerke, Aero-Motoren, Heizbrenner und thermoakustische Wärmepumpen und Kältevorrichtungen.

Das Framework bietet umfassende Modellierungsfunktionen im Zeit- und Frequenzbereich basierend auf Netzwerkansätzen mit niedriger Ordnung sowie numerischen Simulationsmethoden mit hoher Genauigkeit.

Modellbasiertes Framework für Clean-Tech-Produkte

Dieses Framework wurde für neuartige saubere Energieprodukte, insbesondere Brennstoff- und Elektrolysezellensysteme, entwickelt. Die zentrale Idee ist es, die physikalische Leistungsfähigkeit der im Design befindlichen Komponente oder des Systems zu modellieren und numerisch zu lösen . DasFramework ist hierbei sehr flexibel und kosteneffizient.

Der Grad der Genauigkeit der verwendeten Modelle variiert entsprechend den gegebenen Designzielen. Die technischen Konstruktionsaufgaben werden von diesen Modellen so lange geleitet, bis vordefinierte Leistungsziele erreicht sind.

Konkret bietet das Framework vier verschiedene Modellierungs- und Analysemodule: thermodynamisches Zyklusdesign, Energiemanagement-Strategieentwicklung, numerische Optimierungsverfahren und Modellökosystem für „in-the-loop“ Engineering-Arbeiten.

Thermofluiddynamischer Prüfstand der Megawatt-Klasse

Moderne, emissionsarme Gasturbinen sind ein entscheidender Baustein für den Aufbau eines Stromnetzes, das überwiegend auf erneuerbaren Quellen setzt.

Mit dieser Testumgebung werden räumlich und zeitlich aufgelöste Messungen der Wärmeabgabe und akustische Pulsationen in einer instabilen Verbrennung durchgeführt. Hierbei wird physikalisches Verständnis dazugewonnen, Messdaten für die Modellentwicklung und Validierung generiert und Best-Practice-Richtlinien abgeleitet, wie das Auftreten von thermoakustischen Instabilitäten vermieden oder unterdrückt werden können.